IFPEN бензинови и дизелови превозни средства
От изобретението си автомобилът се задвижва основно от 4-тактов топлинен двигател с вътрешно горене. В Европа се захранва основно с бензин (двигател с искрово запалване) или дизел (дизелов двигател).
Значителен технологичен напредък направи възможно увеличаването на ефективността на топлинните двигатели с оглед спестяване на енергия и драстично намаляване на емисиите на замърсители. Екологичната загриженост е в основата на изследванията върху развитието на двигателите.
Работата на двигателя с вътрешно горене
Автомобилният двигател с вътрешно горене обикновено се състои от няколко горивни камери. Всеки от тях е ограничен от цилиндровата глава, цилиндъра и буталото.
Архитектурата на двигателя също се основава на a кинематика на шатун което позволява да се трансформира възвратно-постъпателно праволинейно движение (изместване на буталото) в ротационно движение (въртене на коляновия вал).
The изгаряне на горивната смес (въздушно-горивна смес) в камерата води до, при всеки цикъл, от увеличаване на налягането на газа, което позволява буталото и системата на свързващия прът-манивела да бъдат приведени в движение.
The колянов вал бидейки свързан към механичните трансмисионни компоненти (скоростни кутии, трансмисионни валове и др.), неговото движение прави възможно задвижването на колелата на автомобила. Скоростната кутия дава възможност за адаптиране на скоростта на въртене на колелата към тази на двигателя.
The производителност на двигателя зависят, на първо място, от количеството енергия, отделяно от изгарянето, и следователно от количеството горивна смес, налично в горивната камера. По този начин те са пряко свързани с обема на камерата (работен обем), броя на камерите или цилиндрите на двигателя (общ работен обем) и количеството впръскано гориво.
Защо името "4-тактов двигател" ?
Това са 4 пъти необходими за цикъла на трансформация на химическата енергия, съдържаща се в горивото, в механична енергия.. Всеки път съответства на половин оборот на въртене на коляновия вал (покачване или падане на буталото). Времена 1 и 4 са посветени на преноса на газ (приемане на свеж газ и изпускане на изгорял газ), пъти 2 и 3 са времената, необходими за подготовката и провеждането на горенето и превръщането му в механична енергия.
За двигател с принудително запалване с непряко впръскване, четирите хода са:
- Допускане (пълнене на цилиндъра). Буталото се спуска и засмуква въздушно-горивната смес.
- Компресия. Буталото се издига, компресирайки въздушно-горивната смес, генерира се искра за запалване на сместа.
- Изгаряне-релаксация. Това време съответства на развитието на горенето и разширяването на изгорелите газове: буталото се натиска надолу, химическата енергия се трансформира в механична енергия.
- Ауспух (изпразване на изгорелите газове от цилиндъра). Буталото се изкачва нагоре и евакуира изгорелите газове.
За дизелов двигател с компресионно запалване и директно впръскване, 4-те удара се провеждат по същия начин с две разлики:
- то ечист въздух, който се допуска и компресира по време на 1 и 2, след това горивото се вкарва директно в цилиндъра (чрез инжектиране) в края на компресията,
- на смес се запалва спонтанно, без искри, поради повишаването на температурата на въздуха поради компресията му.
Цетаново число/октаново число
Цетановото число характеризира способността на дизеловото гориво да се самозапалва спонтанно.
Октановото число характеризира способността на бензина да се противопоставя на самозапалване, за да се предпази от изгаряния, които не се контролират от електрическата искра (необичайно горене, почукване).
Какво е горенето ?
За да се постигне пълно изгаряне на 1 g конвенционално гориво (бензин или дизел), на теория са необходими приблизително 14,6 g въздух. Тази идеална смес се нарича стехиометрична смес.
The бензиновите двигатели с непряко впръскване работят предимно при стехиометрия. След въвеждане на хомогенна смес от въздух и бензин в двигателя, горенето (запалването на сместа) се инициира от искра (контролирано запалване). Горенето води до разпространение на пламъчен фронт, който обхваща цялата камера.
The актуални бензинови двигатели с директно впръскване: въздухът влиза през входа и горивото, както при дизеловия двигател, отива директно в горивната камера, което позволява по-прецизен контрол на инжекциите. Вече няма премикс с въздух и гориво, а след това е така наречената стратифицирана смес. Изгарянето винаги се инициира от искра (положително запалване).